PIGMENTOS DE EFECTO DE DIÓXIDO DE TITANIO RUTILO Y PRODUCCIÓN DE LOS MISMOS.

Pigmentos de efecto de dióxido de titanio rutilo y producción de los mismos Antecedentes de la invención ES 2 367 900 T3 Los pigmentos nacarados o perlescentes (conocidos también, más recientemente, como "pigmentos de efecto") que son recubrimientos de dióxido de titanio en mica o vidrio u otros sustratos son muy conocidos. Los pigmentos presentan efectos perlescentes y/o iridiscentes a partir de su reflexión y transmisión de la luz. El recubrimiento de dióxido de titanio es en realidad transparente a la luz. Sin embargo, debido a que los recubrimientos son extremadamente lisos y tienen un alto índice de refracción, siguen las leyes de las películas delgadas. Parte de la luz que alcanza a cada plaqueta se refleja y parte se transmite a las plaquetas que se encuentran en la parte inferior, en las que pueden tener lugar múltiples reflexiones. Estas múltiples reflexiones de las capas inferiores dan una sensación de profundidad que simula la perla verdadera. Además, si se controla el espesor de la capa de dióxido de titanio, se produce una interferencia de la luz y las plaquetas actúan como filtros ópticos que separan la luz en dos componentes. Por ende, se ve un color debido a la reflexión y un color complementario debido a la transmisión. Los pigmentos perlescentes se utilizan ampliamente en una diversidad de aplicaciones, que incluyen la incorporación en plásticos, revestimientos para automóviles y en productos cosméticos. Los pigmentos perlescentes que son dióxido de titanio recubierto sobre un sustrato de mica tienen un alto índice de refracción. Los pigmentos son normalmente dispersiones en medios tales como películas de pintura o películas de esmalte para uñas que, cuando están totalmente curados, tienen un índice de refracción de aproximadamente 1,5. Por lo tanto, para que tenga lugar la reflectividad de la luz, el índice de refracción del pigmento perlescente debe ser considerablemente superior a 1,5. Este alto índice de refracción es proporcionado por la capa de dióxido de titanio, cuyo índice puede variar entre aproximadamente 2,4 y 2,7. El sustrato de mica sobre el que está el recubrimiento de dióxido de titanio, tiene un índice de 1,5 y por lo tanto, no participa en ninguna reflectividad cuando se incorpora en una película. El índice de otros sustratos es similar. La forma rutilo del dióxido de titanio tiene un índice más alto que la forma anatasa y, como resultado, la modificación en la fase rutilo tendrá una mayor reflectividad que la forma anatasa. Por consiguiente, la modificación rutilo del dióxido de titanio en un pigmento perlescente resulta más deseable que la modificación anatasa. Existen muchas otras razones para preferir la modificación rutilo. La modificación rutilo es más estable en la intemperie al aire libre que la modificación anatasa. La modificación rutilo de un sustrato recubierto con dióxido de titanio da como resultado un producto que tiene mejor brillo y reflectividad, mejor color y homogeneidad del color y también contiene menos partículas pequeñas. En la etapa del proceso durante la formación del dióxido de titanio en el sustrato, pueden formarse partículas que no se fija al sustrato. Estas pequeñas partículas, que se asemejan al TiO2 pigmentario causan dispersión de la luz. Si hay demasiadas partículas pequeñas presentes, el aspecto perlescente puede disminuir o incluso perderse. El proceso para recubrir el sustrato en la forma cristalina de rutilo da como resultado muy pocas partículas pequeñas en comparación con la forma anatasa. La formación de TiO2 pigmentario en la forma cristalina rutilo es conocida. En la mayoría de los casos informados, la principal preocupación es la formación de la estructura rutilo ya que los recubrimientos no se realizan sobre un sustrato como la mica. No resultan pertinentes otras consideraciones que son de importancia fundamental en la formación de los pigmentos perlescentes de alta calidad, que incluyen el mantenimiento de superficies extremadamente suaves, la uniformidad del espesor y la homogeneidad del color. A diferencia de la formación del TiO2 pigmentario, la mica, como es bien sabido, favorece la formación de la estructura cristalina anatasa. Por lo tanto, si la mica se recubre con una capa de dióxido de titanio hidratado y a continuación se somete a los procedimientos normales de procesamiento, que incluyen lavado, secado y calcinado a temperaturas por lo general de 750 ºC a 900 ºC, el dióxido de titanio que se forma estará en la forma anatasa. La presencia de la mica hace que el TiO2 se oriente a la forma cristalina anatasa. Tales pigmentos han sido descritos, por ejemplo, en Quinn y col. Patente de EEUU Nº 3.437.515 expedida el 8 de abril de 1969 y Rieger y col. Patente de EEUU Nº 3.418.146 expedida el 24 de diciembre de 1968 y Linton, Patente de EEUU Nº 3.087.828. Si lo que se desea es una forma cristalina rutilo, hasta el momento ha sido necesario el uso de aditivos. Muy a menudo, se hace precipitar en primer lugar una capa de óxido de estaño hidratado en la superficie de la mica, seguido por una capa de dióxido de titanio hidratado. Cuando esta combinación de capas se procesa y se calcina, el dióxido de titanio se orienta a la forma cristalina rutilo. Esto se describe en detalle en la Patente de EEUU Nº 4.038.099 y también en la Patente de EEUU Nº 4.086.100. También se describen otros procedimientos para la formación de TiO2 rutilo sobre sustratos de mica usando óxido de estaño. Aunque muchos aditivos pueden ayudar en la formación de TiO2 rutilo per se, la formación de TiO2 rutilo sobre mica necesita un aditivo muy especial. El recubrimiento de TiO2 sobre la mica debe ser liso y uniforme. Si se forma una superficie irregular, tiene lugar la dispersión de la luz y el pigmento ya no funciona como un pigmento perlescente. El recubrimiento de TiO2 también debe adherirse firmemente a la mica o de lo contrario la capa de recubrimiento de TiO2 se separará de la mica durante el proceso, dando como resultado una rotura considerable y la pérdida de brillo. También es necesario que se mantenga el brillo, el color y la homogeneidad del color. Debe eliminarse la formación 2 de partículas pequeñas. De lo contrario, dichas pequeñas partículas dispersarán la luz y disminuirán el brillo perlescente, como se mencionó anteriormente. Por lo tanto, el aditivo que se utilice debe realizar muchas funciones además de ser un director estructural hacia la forma cristalina rutilo. Ha sido difícil encontrar un aditivo (diferente del estaño), que pueda orientar el TiO2 a la modificación rutilo, manteniendo al mismo tiempo la calidad y todas las demás características deseables. La Patente de EEUU Nº 5.433.779 enseña que si se introduce una concentración baja de Fe y uno o más iones de Zn, Ca y Mg en el recubrimiento antes de iniciar la precipitación del dióxido de titanio hidratado sobre la mica, la formación del precipitado tiene lugar como si se hubiera añadido una capa de óxido de estaño hidratado. Se consigue la formación completa de la forma cristalina rutilo. La Patente de EEUU Nº 6.056.815 enseña un proceso para producir mica con recubrimiento de dióxido de titanio rutilo recubriendo en primer lugar el sustrato de plaquetas de mica con una capa inicial de titanio haciendo precipitar una disolución de sal de Ti(III) en presencia de una suspensión de plaquetas agitada de manera constante. La formación del precipitado se realiza de preferencia ajustando del pH a aproximadamente 2-3, de preferencia de 2,4 a 2,8. Un pH significativamente inferior a 2 da como resultado un recubrimiento con una estructura anatasa o, en el mejor de los casos, una mezcla de anatasa y rutilo, mientras que un pH significativamente superior a 3 probablemente cause aglomeración. A partir de entonces, se hace precipitar el dióxido de titanio hidratado en la capa de Ti(III) desde un baño de tetracloruro de titanio. Este proceso requiere el uso de un compuesto de Ti(III) que es muy costoso, delicado y difícil de manejar. La hidrólisis de TiCl3, por ejemplo, tiene que ser controlada estrictamente en una atmósfera inerte para evitar la oxidación, y el control del pH durante la hidrólisis de TiCl3 es crítico, además, debido a estas consideraciones, el comienzo de la adición de TiCl4 debe realizarse también bajo una atmósfera inerte. Por consiguiente, aunque existen otros aditivos diferentes del estaño que pueden utilizarse para formar la modificación rutilo del dióxido de titanio sobre un sustrato tal como la mica, manteniendo al mismo tiempo todas las otras características deseables, el uso del óxido de estaño es el procedimiento usado con mayor frecuencia para producir micas recubiertas con dióxido de titanio rutilo a nivel comercial. Sin embargo, existen dos inconvenientes principales con respecto al uso del estaño para fabricar sustratos tales... [Seguir leyendo]

1. Un pigmento perlescente que comprende una pluralidad de partículas que tienen una capa adherente de TiO2 rutilo, estando el pigmento libre de metal u otro aditivo que dirija la formación de estructura cristalina rutilo depositado en las partículas. 2. El pigmento perlescente de la reivindicación 1, en el que las partículas comprenden mica. 3. El pigmento perlescente de la reivindicación 2, en el que la capa de TiO2 tiene el espesor de una perla. 4. El pigmento perlescente de la reivindicación 2, en el que la capa de TiO2 tiene el espesor de interferencia. 5. Un procedimiento para formar un pigmento perlescente de sustrato particulado recubierto de dióxido de titanio rutilo, en el que el dióxido de titanio hidratado se deposita en las partículas de sustrato seguido por el calcinado, que comprende llevar a cabo el depósito de titanio por medio de la combinación de partículas de sustrato con TiCl4 manteniendo un pH de al menos 8 durante 0,25 a 2 horas, y a continuación bajar el pH a 2 o menos para que tenga lugar el depósito del TiO2 hidratado sobre las mismas. 6. El procedimiento de la reivindicación 5, en el que las partículas de sustrato son partículas micáceas y el pH antes de la disminución es de al menos 10. 7. El procedimiento de la reivindicación 6, en el que el pH se baja hasta 1 o 2. 8. El procedimiento de la reivindicación 7, en el que el pH se baja hasta 1,4 o 1,6. 9. El pigmento perlescente de la reivindicación 1, en el que las partículas comprenden vidrio. 7